[發(fā)明專利]基于GPS的高光譜遙感圖像幾何精校正方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410620489.2
• 申請(qǐng)日: 2014-11-06
• 公開（公告）號(hào): CN104361563B
• 公開（公告）日: 2017-02-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馮燕;王麗;徐超
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西北工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): G06T5/00
• 分類號(hào): G06T5/00
• 代理公司: 西北工業(yè)大學(xué)專利中心61204
• 代理人: 顧潮琪

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及高光譜遙感圖像幾何校正方法，具體是一種對(duì)推掃型成像光譜儀獲取的高光譜遙感圖像進(jìn)行幾何精校正的方法。

背景技術(shù)

近年來(lái)，在環(huán)境監(jiān)測(cè)、地質(zhì)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)學(xué)和軍事等領(lǐng)域，傳統(tǒng)的全色和彩色圖像已遠(yuǎn)不能滿足人們的需求，各類光譜成像技術(shù)獲得了廣泛應(yīng)用。成像光譜儀使遙感技術(shù)步入可以同時(shí)獲取地球表面物質(zhì)光譜信息和空間分布特征信息的新階段。成像光譜儀的傳感器探測(cè)到地物或目標(biāo)對(duì)上百個(gè)不同波長(zhǎng)的反射或者輻射強(qiáng)度，形成由上百個(gè)連續(xù)的光譜波段組成的光譜圖像。高光譜遙感圖像被定義為二維空間域和一維頻譜域組成的三維立體數(shù)據(jù)，與視頻序列圖像不同的是，高光譜遙感圖像中各譜段圖像在空間域中的位置相同，亦即高光譜遙感圖像是由相同視場(chǎng)下的不同譜段圖像組成的。

盡管高光譜遙感圖像極具潛力，但由于成像平臺(tái)的不穩(wěn)定，導(dǎo)致獲取的高光譜遙感圖像會(huì)產(chǎn)生幾何畸變而無(wú)法滿足具體領(lǐng)域的應(yīng)用。因此，幾何校正是高光譜遙感技術(shù)應(yīng)用必須解決的問(wèn)題之一。與衛(wèi)星遙感傳感器相比，機(jī)載成像光譜儀具有成像平臺(tái)穩(wěn)定性差、飛行高度低等特點(diǎn)，這些因素的結(jié)合使得所獲取高光譜遙感圖像的幾何畸變復(fù)雜化，幾何校正的目的就是盡可能消除這些幾何畸變。

目前一般使用的遙感圖像幾何校正方法是基于地面控制點(diǎn)的多項(xiàng)式校正方法，該方法利用足夠數(shù)量的地面控制點(diǎn)信息對(duì)遙感圖像的幾何畸變過(guò)程進(jìn)行較精確的數(shù)學(xué)模擬，建立畸變圖像和校正圖像的函數(shù)映射關(guān)系，實(shí)現(xiàn)畸變圖像的校正投影。但這類方法的校正精度受控制點(diǎn)選取的影響很大，精度不高，而且需要人為定標(biāo)并實(shí)地測(cè)定大量的地面控制信息，耗時(shí)耗力。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種基于GPS的高光譜遙感圖像幾何精校正方法，目的在于克服傳統(tǒng)的多項(xiàng)式校正方法存在的地面控制點(diǎn)信息難以獲取及校正精度不高的缺點(diǎn)，利用在成像光譜儀獲取高光譜遙感圖像時(shí)得到的同步高精度GPS數(shù)據(jù)(記錄成像平臺(tái)的姿態(tài)信息數(shù)據(jù))，可以在不需要人工干預(yù)的情況下，對(duì)獲取的高光譜遙感圖像進(jìn)行高精度的幾何校正。

本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案包括以下步驟：

A.數(shù)據(jù)導(dǎo)入；

(A1)讀取成像光譜儀獲取的bil格式的高光譜遙感圖像數(shù)據(jù)；

(A2)讀取GPS記錄的成像平臺(tái)的姿態(tài)信息數(shù)據(jù)，包括經(jīng)緯度、俯仰角ψ、橫滾角ω、偏航角κ和航高H；

(A3)檢查GPS記錄的姿態(tài)信息數(shù)據(jù)的記錄數(shù)是否與成像光譜儀獲取高光譜遙感圖像時(shí)的掃描線數(shù)一致，如果不一致則對(duì)GPS記錄的姿態(tài)信息數(shù)據(jù)進(jìn)行重采樣處理，使兩者匹配；

(A4)將GPS記錄的姿態(tài)信息數(shù)據(jù)中的俯仰角ψ、橫滾角ω和偏航角κ轉(zhuǎn)換為弧度單位；

B.將GPS記錄的成像光譜儀獲取高光譜遙感圖像時(shí)掃描線對(duì)應(yīng)的經(jīng)緯度轉(zhuǎn)換為高斯平面直角坐標(biāo)；

(B1)計(jì)算成像光譜儀獲取高光譜遙感圖像時(shí)第m條掃描線中心點(diǎn)經(jīng)緯度向高斯平面直角坐標(biāo)轉(zhuǎn)換時(shí)的中間變量，初值取m＝1；計(jì)算第一個(gè)中間變量α＝a×B+b×sin(2B)+c×sin(4B)+d×sin(6B)；其中，常系數(shù)a＝6367558.5，b＝-16036.48，c＝16.828，d＝-0.022，B為GPS記錄的第m條掃描線中心點(diǎn)的緯度，計(jì)算第二個(gè)中間變量β＝6399698.902-21562.267×cos²B+108.973cos⁴B-0.612cos⁶B；計(jì)算第三個(gè)中間變量η＝0.0067385254×cos²B；計(jì)算第四個(gè)中間變量L＝L₁-L_c；其中，L₁為GPS記錄的第m條掃描線中心點(diǎn)的經(jīng)度，L_c為GPS記錄的所有掃描線形成的投影帶的中央經(jīng)度；